CN108448741B - 一种自适应恒压高效率无线供电系统 - Google Patents
一种自适应恒压高效率无线供电系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种自适应恒压高效率无线供电系统，包括能量发射模块、能量接收模块、线圈模块和恒压闭环控制模块，能量发射模块包括逆E类功率放大器模块和功率放大器最佳状态自适应模块，能量接收模块包括整流模块、稳压模块、接收线圈和电容，线圈模块包括发射线圈、中继线圈，恒压闭环控制模块包括蓝牙通信模块、功率调控模块和PC端监测调控模块。本发明的无线供电系统能使得功率放大器处于零电流关断和零电流导数关断的最佳工作状态，提高无线能量传输的效率，能够在PC端监测调控模块调整刺激参数，且集成了数据采集、数据通信、远程控制等辅助功能，使得植入式医疗系统的性能得到进一步完善，扩大了临床医学上的应用范围和实用性。
Description
技术领域
本发明属于无线供电技术领域，涉及到一种自适应恒压高效率无线供电系统。
背景技术
随着可穿戴式和可植入式微电子系统市场的逐渐起步，神经信号记录技术将在未来探索人类神经机能、治愈神经性疾病等方面起到关键作用。复杂神经假体、医疗神经性疾病、脑-机接口等研究领域核心技术的进步，对现代生物医疗技术的发展有着十分重大意义。国务院“十三五”国家战略性新产业规划纲要也重点指出，新一代信息技术、生物技术将是本阶段重点培育和发展的战略性新兴产业之一。
神经系统发生损伤会给病人带来巨大痛苦，而目前很难利用生物学方法治愈绝大部分的神经系统损伤。随着微电子技术和神经生物学相关领域技术的迅猛发展，产生了一个崭新的跨学科研究领域，即利用神经通路受损后存活神经元的功能，通过植入电极、功能集成电路以完成生物信息获取、处理和再生激励的功能，从而达到神经系统功能修复与重建的目的，而植入式功能集成电路面临着需要长久供电的问题，这就需要对其进行无线供电。人体无线能量传输技术避免了外接导线易感染的缺陷，也免去了多次进行外科手术更换电池给病人带来的痛苦，也降低了患者的医疗花费，这种供电技术在可行性和适用范围等方面都具有较大优势，是植入式医疗电子领域的一大热门研究方向。
目前，各种针对植入式医疗电子的无线供电方案较多，但大多数采用平面线圈进行发射，且没有设计中继线圈，能量传输效率较低。并且大多数充电方案只涉及到能量的传输而没有兼顾到对植入式医疗电子的检测与调控。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自适应恒压高效率无线供电系统，解决了现有外接导线对伤口造成易感染以及给患者带来多次手术的痛苦的问题，同时存在能量传输效率低、能量损耗大等问题。本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种自适应恒压高效率无线供电系统，包括能量发射模块、能量接收模块、线圈模块、恒压闭环控制模块；
所述能量发射模块分别与线圈模块和恒压闭环控制模块连接，线圈模块通过能量接收模块与恒压闭环控制模块连接；
所述能量发射模块用于将直流电源所提供的直流功率转变为与驱动信号频率相同的交流功率，并在线圈模块处产生变化的磁场，再由能量接收模块电磁感应产生同频率的交流电压信号，完成能量由发射模块到接收模块的无线传递；所述能量发射模块包括逆E类功率放大器模块和逆E类功率放大器最佳状态自适应模块；
所述能量接收模块用于感应中继线圈的磁场变化并产生与发射交流电压信号同频率的交流电压信号，并将电磁感应产生的交流电压信号转换成稳定的直流电压信号，供给植入式神经刺激器，所述能量接收模块包括整流模块、稳压模块、接收线圈和电容，其中，接收线圈用于感应磁场变化，并产生感应交流电压信号，接收线圈和电容组成并联谐振网络，并联谐振网络的谐振频率与能量发射模块所发射的交流电压信号的频率相同；整流模块用于对接收线圈接收到的交流电压信号进行整流，并将整流后的电压信号传输给稳压模块；稳压模块对整流后的电压信号进行稳压，输出稳定的直流电压信号供给神经刺激器；
所述线圈模块包括发射线圈和多个中继线圈，所述发射线圈与中继线圈为头戴头盔型，所述发射线圈用于产生变化的磁场，中继线圈用于增强发射线圈与接收线圈间的耦合程度；
所述恒压闭环控制模块用于调节逆E类功率放大器的输出功率以维持体内供电电压的稳定，所述恒压闭环控制模块包括蓝牙通信模块、功率调控模块和PC端监测调控模块，蓝牙通信模块分别与功率调节模块和PC端监测调控模块相连；
所述蓝牙通信模块包括内部CC260芯片和外部CC260芯片，所述内部CC260芯片将接收端稳压后的电压值采集为第一数据包，并通过蓝牙通信的方式传输到外部CC2640芯片，外部CC2640芯片接收第一数据包，并将第一数据包通过UART串口传输到树莓派；外部CC2640芯片将PC端监测调控模块发送的第二数据包通过蓝牙通信的方式传输到内部CC2640芯片，再由内部CC2640通过串口发送给神经刺激器，并设置刺激参数；
所述功率调控模块主要包含树莓派、电压调节模块和压控电流源，树莓派通过调控电压调控模块来调控逆E类功率放大器的直流输入功率来调控逆E类功率放大器的输出功率，以实现对能量接收模块接收到的电压值的调控；所述电压调节模块包括数字电位器和DC-DC模块，DC-DC模块的输出电压随数字电位器的阻值变化而变化；所述压控电流源包括低压差线性稳压器和电流监控芯片，所述低压差线性稳压器与电流监控芯片连接；
所述树莓派接收蓝牙通信模块发送的第一数据包后，将第一数据包与PC端用户设定的参数进行比较，且将第一数据包发送至PC端监测调控模块，同时输出控制数字电位器的信号，数字电位器根据树莓派的控制信号来调节其自身的阻值；
所述PC端监测调控模块用于对接收端电压的监测和对植入式刺激器刺激参数的调控，通过WI-FI通信与树莓派进行数据交换，通过互联网通信与远程控制端连接；所述PC端监测调控模块通过WI-FI通信方式与树莓派连接，接收树莓派发送的第一数据包数据并将第一数据包显示在PC机的用户图形界面上供用户监测，同时，用户输入的刺激参数，由PC端监测调控模块打包为第二数据包，并将第二数据包通过WI-FI通信方式发送至树莓派。
进一步地，所述E类功率放大器模块包括逆变电感L、扼流圈Lf、MOS管Q1、三极管Q2、三极管Q3、隔直电容C、电容Cn、电感Ln、电容Cx、电阻Rx、电阻R2、电容Cp和发射线圈；
所述MOS管Q1漏极通过逆变电感L分别与扼流圈Lf一端和隔直电容C一端连接，扼流圈Lf另一端与三极管Q3集电极连接，三极管Q3基极与三极管Q2基极连接，三极管Q3发射极与三极管Q2发射极分别与电源VDD连接；隔直电容C一端通过电感Ln分别与电容Cx、电阻Rx、电阻R2和发射线圈一端连接，电感Ln与电容Cn并联；所述MOS管Q1源极分别与电容Cx、电阻Rx、电阻R2和发射线圈的另一端连接且共同接地；
其中，所述电容Cp与发射线圈构成并联谐振网络，用于选取固定频率的能量信号。
进一步地，所述逆E类功率放大器最佳工作状态自适应模块包括负载电流检测模块、鉴相器芯片、树莓派、MOS驱动模块；负载电流检测模块与鉴相器芯片连接，鉴相器芯片与树莓派连接，树莓派与MOS驱动模块连接，MOS驱动模块分别与鉴相器芯片和逆E类功率放大器连接；
所述逆E类功率放大器最佳工作状态自适应模块的具体自适应过程为：负载电流检测模块将负载电流转化对应的电压，并经运算放大器放大后传输到鉴相器芯片的输入引脚，鉴相器芯片比较MOS管Q1的驱动电压信号与逆E类功率放大器的输出电流信号的相位区别，并将其传输到树莓派,所述树莓派依据鉴相器芯片的输出信号判断逆E类功率放大器的工作状态，调控MOS驱动模块驱动信号PWM波的占空比，使逆E类功率放大器始终处于零电流关断与零电流导数关断的最佳工作状态。
进一步地，所述功率调控模块的调控流程，包括以下步骤：
S1、内部CC2640芯片采集接收端接收的实际电压Vx，并将实际电压Vx通过蓝牙通信的方式传输到体外，由体外的CC2640芯片接收并发送至树莓派；
S2、由树莓派判断接收端实际电压Vx与用户设定的标准电压Vs的大小，若实际电压Vx等于标准电压Vs，调节完成，闭环调节模块停止工作，若实际电压Vx不等于标准电压Vs，则进入步骤S3；
S3、若实际电压Vx大于标准电压Vs的值，进入步骤S4；若实际电压Vx小于标准电压Vs，进入步骤S5；
S4、树莓派输出调控信号使数字电位器的阻值减小，则DC-DC模块的输出电压减小，压控电流源输出电流减小即逆E类功率放大器的输入直流电流减小，逆E类功率放大器的输出功率减小，接收端接收到的电压Vx减小；
S5、树莓派输出调控信号使数字电位器的阻值增大，则DC-DC模块的输出电压增大，压控电流源输出电流增大即逆E类功率放大器的输入直流电流增大，逆E类功率放大器的输出功率增大，接收端接收到的电压Vx增大；
S6、将步骤S4或S5中接收端的实际电压Vx与标准电压Vs相对比，若实际电压Vx等于标准电压Vs，则无需继续调节，若实际电压Vx不等于标准电压Vs,进入步骤S3，直至实际电压Vx等于标准电压Vs。
本发明的有益效果：
1、满足绝大部分植入式神经刺激器系统的供电要求，在无线能量传输技术的基础上，集成了数据采集、数据通信、远程控制等辅助功能，也能够应用于其他可植入式医疗系统，使得植入式医疗系统的性能得到进一步完善，以扩大其在临床医学上的应用范围和实用性；
2、本发明提出的头戴式头盔型发射线圈与中继线圈的设计，通过加入中继线圈提高了发射线圈与接收线圈的耦合系数，增强了磁场，使无线传输的效率提高；更符合人体头部的生理学构造，使得系统在给植入式神经刺激器无线供电时更加稳定，临床应用时更加方便；
3、本发明设计的恒压闭环控制模块可有效调控接收端电压，避免了因患者运动、外部环境变化等等各种因素造成的负载参数变化所导致的接收电压过大或过小，从而影响植入式神经刺激器正常工作的问题；
4、本发明包含的PC端监测调控模块，使用户可以实时观察接收端接收到的电压值，还可以实时修改神经刺激器的刺激参数，使得在临床应用时应对不同患者的不同情况有更贴切的治疗方案，可大大改善临床治疗的效果，此外，通过加入互联网远程控制技术，医生可以远程调控刺激器的工作参数，减少患者去医院的频率，大大方便了患者就医；
5、逆E类功率放大器工作于最佳状态的条件是必须满足零电流关断和零电流导数关断，可是当负载由于各种原因发生改变时，将使其不满足最佳工作状态，本发明设计的逆E类功率放大器最佳状态自适应模块可以根据功放输出的负载电流与驱动功放MOS管的驱动信号的相位差来判断逆E类功放是否处于最佳工作状态，若否，则通过微调逆E类功率放大器驱动信号的占空比来使其处于最佳工作状态，避免了当负载变化时，因逆E类功率放大器不处于最佳工作状态而造成的能量损失，提高了无线供电系统的能量转换效率，也增强了系统的工作稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明中无线供电系统总体架构的结构框图；
图2为本发明中无线供电系统的具体示意图；
图3为本发明中逆E类功率放大器的示意图；
图4为本发明中逆E类功率放大器最佳工作状态自适应模块的框图；
图5为本发明中负载电流检测模块的构造示意图；
图6为本发明中发射线圈与中继线圈的构造示意图；
图7为本发明中电压调节模块的电路示意图；
图8为本发明中压控电流源的电路示意图；
图9为本发明中恒压闭环控制模块具体调节的流程图；
图10为本发明中用户图形界面的具体实现界面图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1和2所示，本发明为一种自适应恒压高效率无线供电系统，包括能量发射模块、能量接收模块、线圈模块、恒压闭环控制模块；能量发射模块分别与线圈模块和恒压闭环控制模块连接，线圈模块通过能量接收模块与恒压闭环控制模块连接。
能量发射模块用于将直流电源所提供的直流功率转变为与驱动信号频率相同的交流功率，并在线圈模块处产生变化的磁场，再由能量接收模块电磁感应产生同频率的交流电压信号，完成能量由发射模块到接收模块的无线传递；所述能量发射模块包括逆E类功率放大器模块和逆E类功率放大器最佳状态自适应模块，如图3所示，所述E类功率放大器模块包括逆变电感L、扼流圈Lf、MOS管Q1、三极管Q2、三极管Q3、隔直电容C、电容Cn、电感Ln、电容Cx、电阻Rx、电阻R2、电容Cp和发射线圈；MOS管Q1漏极通过逆变电感L分别与扼流圈Lf一端和隔直电容C一端连接，扼流圈Lf另一端与三极管Q3集电极连接，三极管Q3基极与三极管Q2基极连接，三极管Q3发射极与三极管Q2发射极分别与电源VDD连接；隔直电容C一端通过电感Ln分别与电容Cx、电阻Rx、电阻R2和发射线圈一端连接，电感Ln与电容Cn并联；所述MOS管Q1源极分别与电容Cx、电阻Rx、电阻R2和发射线圈的另一端连接且共同接地。
所述扼流圈Lf用于阻隔交流信号对直流电源产生影响；逆变电感L将直流功率转变为与驱动信号同一频率的交流功率；MOS管Q1，由驱动信号控制，工作在开关状态，所述MOS管Q1选用GaAs材料制成；隔直电容C，用于阻隔直流电源经线圈电感到地短路，从而避免引起较大的能量损耗；其中，电容Cn与电感Ln构成并联谐振网络，对基波短路，且对各次谐波断路；电容Cx与电阻Rx构成阻抗匹配网络，用于将负载阻抗匹配到合适的阻值；所述电容Cp与发射线圈构成并联谐振网络，用于选取固定频率的能量信号。
如图4所示，逆E类功率放大器最佳工作状态自适应模块包括负载电流检测模块、鉴相器芯片、树莓派、MOS驱动模块；负载电流检测模块与鉴相器芯片连接，鉴相器芯片与树莓派连接，树莓派与MOS驱动模块连接，MOS驱动模块分别与鉴相器芯片和逆E类功率放大器连接。
如图5所示，负载电流检测模块为一个阻值较小的电阻R2，串接在逆E类功率放大器的负载上，采集的信号经电阻分压网络、放大器OPA2652构成的电平提升网络，并对放大器OPA2652的差分信号进行放大，放大的信号经低通滤波，得到和负载电流相位相同的方波FBout，作为鉴相器芯片的一个输入信号，输入鉴相器芯片的引脚，其中，分压电阻网络由多个电阻串联构成的分压电路，分压电阻网络与采集电阻R2相连；鉴相器芯片的型号为TSA5512，鉴相器芯片的输出引脚与树莓派连接，为降低系统的成本，此处的树莓派与闭环恒压控制模块中树莓派为同一部件；MOS驱动模块根据树莓派的控制信号输出不同占空比的PWM波来驱动MOS管；
所述逆E类功率放大器最佳工作状态自适应模块的具体自适应过程为：负载电流检测模块将负载电流转化对应的电压，并经运算放大器放大后传输到鉴相器芯片的输入引脚，鉴相器芯片比较MOS管Q1的驱动电压信号与逆E类功率放大器的输出电流信号的相位区别，并将其传输到树莓派,所述树莓派依据鉴相器芯片的输出信号判断逆E类功率放大器的工作状态，调控MOS驱动模块输出的MOS驱动信号PWM波的占空比，使得逆E类功率放大器始终处于零电流关断与零电流导数关断的最佳工作状态。
所述能量接收模块用于感应中继线圈的磁场变化并产生与发射交流电压信号同频率的交流电压信号，并将交流电压信号转换成稳定的直流电压信号，供给植入式神经刺激器，所述能量接收模块包括整流模块、稳压模块、接收线圈和电容，其中，接收线圈用于感应磁场变化，并产生感应电信号，接收线圈和电容组成并联谐振网络，并联谐振网络的谐振频率与能量发射模块发送的交流电压信号的频率相同；整流模块由整流桥构成，采用型号为DF06S-E3，用于对接收线圈接收到的交流电压信号进行整流，并将整流后的电压信号发送至稳压模块；稳压模块由稳压芯片构成，采用型号为LM317，用于对整流后的电压信号进行稳压，输出稳定的直流电压信号供给神经刺激器。
如图6所示，所述线圈模块包括发射线圈1和多个中继线圈，线圈2、线圈3、线圈4分别为中继线圈，所述线圈模块中的发射线圈用于将交流电压信号转变为不断变化的磁场，并根据电磁感应原理，中继线圈也会产生相应的变化的磁场，最终可在接收端的接收线圈处感应产生交流电压信号，从而完成能量的无线传输，所述发射线圈与中继线圈为头戴头盔型，所述发射线圈用于产生变化磁场，中继线圈用于增强发射线圈与接收线圈间的耦合程度，减少磁场损失，提高了线圈发射的效率。每个中继线圈均串联一个谐振电容，构成串联谐振网络，每个串联谐振网络的谐振频率均等于能量发射模块发送的交流电压信号的频率，所述发射线圈1与逆E类功率放大器的输出端连接，其中，线圈制造使用的材料为专用于高频应用场合的Li tz线，其寄生电阻极小，线圈是由N匝Litz线构成，而每匝L itz线又是由Ns股漆包线组成。
所述恒压闭环控制模块用于调节逆E类功率放大器的输出功率以维持体内供电电压的稳定，所述恒压闭环控制模块包括蓝牙通信模块、功率调控模块和PC端监测调控模块，蓝牙通信模块分别与功率调节模块和PC端监测调控模块相连，其中，蓝牙通信模块包括内部CC260芯片和外部CC260芯片，所述CC2640芯片是T I(美国德州仪器)第二代蓝牙芯片，CC2640芯片配备超低功耗传感器和控制器，可独立于系统其他部分自主运行，以减少功耗。
内部CC260芯片利用自身集成的模数转换器(ADC)采集经能量接收模块整流稳压后的直流电压值为第一数据包，并通过蓝牙通信模块传输到外部CC2640芯片，外部CC2640芯片接收第一数据包，并将第一数据包通过UART串口传输到树莓派；外部CC2640芯片将PC端监测调控模块发送的第二数据包通过蓝牙通信方式传输到内部CC2640芯片，再由内部CC2640通过串口发送给神经刺激器，并设置刺激参数；
功率调控模块主要包含树莓派、电压调节模块、DC-DC模块和压控电流源，树莓派通过调控逆E类功率放大器的直流输入功率来调控逆E类功率放大器的输出功率，从而调控接收端的电压，使其在精度范围内恒定于用户设定的电压值；如图7所示，电压调节模块包括数字电位器和DC-DC模块，所述数字电位器型号采用X9C104，数字电位器可根据树莓派输出的CS引脚、I NC引脚和U/D引脚的调控信号调节自身的电阻值Rx9c104，所述DC-DC模块芯片型号采用TPS61170，TPS61170芯片的FB引脚与X9C104芯片的RL引脚连接在同一定值电阻R1的两端，DC-DC模块的输出电压Vout随数字电位器阻值Rx9c104的变化关系为：Vout＝1.229[(Rx9c104+R1)÷R2+1]；压控电流源包括低压差线性稳压器LT3021和电流监控芯片LTC6101，如图8所示，所述低压差线性稳压器LT3021与电流监控芯片LTC6101连接；所述树莓派接收蓝牙通信模块发送的第一数据包后，将第一数据包与PC端用户设定的参数进行比较，且将第一数据包发送至PC端监测调控模块，同时输出控制数字电位器的信号，数字电位器根据树莓派输出的控制信号来调节其自身的阻值，DC-DC模块的输出电压随数字电位器的阻值改变而改变，且压控电流源的输出电流也会随之改变。
如图9所示，功率调控模块的调控流程包括以下步骤：
S1、内部CC2640芯片采集接收端接收的实际电压Vx，并将实际电压Vx通过低功耗蓝牙(BLE)的通信方式传输到体外，由体外的CC2640芯片接收并发送至树莓派；
S2、由树莓派判断接收端实际电压Vx与用户设定的标准电压Vs的大小，若实际电压Vx等于标准电压Vs，调节完成，闭环调节模块停止工作，若实际电压Vx不等于标准电压Vs，则进入步骤S3；
S3、若实际电压Vx大于标准电压Vs的值，进入步骤S4；若实际电压Vx小于标准电压Vs的值，进入步骤S5；
S4、树莓派输出调控信号使数字电位器的阻值减小，则DC-DC模块的输出电压减小，压控电流源输出电流减小即逆E类功率放大器的输入直流电流减小，逆E类功率放大器的输出功率减小，接收端接收到的电压Vx减小；
S5、树莓派输出调控信号使数字电位器的阻值增大，则DC-DC模块的输出电压增大，压控电流源输出电流增大即逆E类功率放大器的输入直流电流增大，逆E类功率放大器的输出功率增大，接收端接收到的电压Vx增大；
S6、将步骤S4或S5中接收端的实际电压Vx与标准电压Vs相对比，若实际电压Vx等于标准电压Vs，则无需继续调节，若实际电压Vx不等于标准电压Vs,进入步骤S3，直至实际电压Vx等于标准电压Vs。
所述PC端监测调控模块用于对接收端电压的监测和对植入式刺激器刺激参数的调控，通过WI-F I通信与树莓派进行数据交换，通过互联网通信与远程控制端连接；所述PC端监测调控模块为用户图形界面(GU I)，通过WI-F I通信方式与树莓派连接，接收树莓派发送的第一数据包数据并将第一数据包显示在PC机屏幕上供用户监测，同时，用户可输入刺激参数，由PC端监测调控模块打包为第二数据包，并将第二数据包通过WI-F I通信方式发送至树莓派，此外，通过加入互联网远程控制技术，医生可以远程调控刺激器工作参数，减少患者去医院的频率，大大方便了患者就医。
PC端监测调控模块的具体界面实现如图10所示，采用Python语言编写，设有开始、结束、刺激周期、脉冲宽度、刺激电压、电极选择、Vx电压值共七个窗口，其中开始与结束窗口是用于控制植入式神经刺激器工作的开始与停止；刺激周期、脉冲宽度、刺激电压、电极选择四个窗口用于设置刺激器的刺激参数；Vx电压值窗口用于显示体内能量接收端的电压值，判断无线供电系统是否正常工作，在本发明中，将几项刺激参数设置成几个档位供用户选择，增加了系统在临床应用时的实用性和便捷度。
以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种自适应恒压高效率无线供电系统，其特征在于：包括能量发射模块、能量接收模块、线圈模块、恒压闭环控制模块；
所述能量发射模块分别与线圈模块和恒压闭环控制模块连接，线圈模块通过能量接收模块与恒压闭环控制模块连接；
所述能量发射模块用于将直流电源所提供的直流功率转变为与驱动信号频率相同的交流功率，并在线圈模块处产生变化的磁场，再由能量接收模块电磁感应产生同频率的交流电压信号，完成能量由发射模块到接收模块的无线传递；所述能量发射模块包括逆E类功率放大器模块和逆E类功率放大器最佳状态自适应模块；
所述能量接收模块用于感应中继线圈的磁场变化并产生与发射交流电压信号同频率的交流电压信号，并将电磁感应产生的交流电压信号转换成稳定的直流电压信号，供给植入式神经刺激器，所述能量接收模块包括整流模块、稳压模块、接收线圈和电容，其中，接收线圈用于感应磁场变化，并产生感应交流电压信号，接收线圈和电容组成并联谐振网络，并联谐振网络的谐振频率与能量发射模块所发射的交流电压信号的频率相同；整流模块用于对接收线圈接收到的交流电压信号进行整流，并将整流后的电压信号传输给稳压模块；稳压模块对整流后的电压信号进行稳压，输出稳定的直流电压信号供给神经刺激器；
所述线圈模块包括发射线圈和多个中继线圈，所述发射线圈与中继线圈为头戴头盔型，所述发射线圈用于产生变化的磁场，中继线圈用于增强发射线圈与接收线圈间的耦合程度；
所述恒压闭环控制模块用于调节逆E类功率放大器的输出功率以维持体内供电电压的稳定，所述恒压闭环控制模块包括蓝牙通信模块、功率调控模块和PC端监测调控模块，蓝牙通信模块分别与功率调节模块和PC端监测调控模块相连；
所述蓝牙通信模块包括内部CC2640芯片和外部CC2640芯片，所述内部CC2640芯片将接收端稳压后的电压值采集为第一数据包，并通过蓝牙通信的方式传输到外部CC2640芯片，外部CC2640芯片接收第一数据包，并将第一数据包通过UART串口传输到树莓派；外部CC2640芯片将PC端监测调控模块发送的第二数据包通过蓝牙通信的方式传输到内部CC2640芯片，再由内部CC2640通过串口发送给神经刺激器，并设置刺激参数；
所述功率调控模块主要包含树莓派、电压调节模块和压控电流源，树莓派通过调控电压调控模块来调控逆E类功率放大器的直流输入功率来调控逆E类功率放大器的输出功率，以实现对能量接收模块接收到的电压值的调控；所述电压调节模块包括数字电位器和DC-DC模块，DC-DC模块的输出电压随数字电位器的阻值变化而变化；所述压控电流源包括低压差线性稳压器和电流监控芯片，所述低压差线性稳压器与电流监控芯片连接；
所述树莓派接收蓝牙通信模块发送的第一数据包后，将第一数据包与PC端用户设定的参数进行比较，且将第一数据包发送至PC端监测调控模块，同时输出控制数字电位器的信号，数字电位器根据树莓派的控制信号来调节其自身的阻值；
所述PC端监测调控模块用于对接收端电压的监测和对植入式刺激器刺激参数的调控，通过WI-FI通信与树莓派进行数据交换，通过互联网通信与远程控制端连接；所述PC端监测调控模块通过WI-FI通信方式与树莓派连接，接收树莓派发送的第一数据包数据并将第一数据包显示在PC机的用户图形界面上供用户监测，同时，用户输入的刺激参数，由PC端监测调控模块打包为第二数据包，并将第二数据包通过WI-FI通信方式发送至树莓派。
2.根据权利要求1所述的一种自适应恒压高效率无线供电系统，其特征在于：所述逆E类功率放大器模块包括逆变电感L、扼流圈Lf、MOS管Q1、三极管Q2、三极管Q3、隔直电容C、电容Cn、电感Ln、电容Cx、电阻Rx、电阻R2、电容Cp和发射线圈；
所述MOS管Q1漏极通过逆变电感L分别与扼流圈Lf一端和隔直电容C一端连接，扼流圈Lf另一端与三极管Q3集电极连接，三极管Q3基极与三极管Q2基极连接，三极管Q3发射极与三极管Q2发射极分别与电源VDD连接；隔直电容C一端通过电感Ln分别与电容Cx、电阻Rx、电阻R2一端连接，电感Ln与电容Cn并联；所述MOS管Q1源极分别与电容Cx、电阻Rx、电容Cp和发射线圈的另一端连接且共同接地；
其中，所述电容Cp与发射线圈构成并联谐振网络，用于选取固定频率的能量信号。
3.根据权利要求1所述的一种自适应恒压高效率无线供电系统，其特征在于：所述逆E类功率放大器最佳工作状态自适应模块包括负载电流检测模块、鉴相器芯片、树莓派、MOS驱动模块；负载电流检测模块与鉴相器芯片连接，鉴相器芯片与树莓派连接，树莓派与MOS驱动模块连接，MOS驱动模块分别与鉴相器芯片和逆E类功率放大器连接；
所述逆E类功率放大器最佳工作状态自适应模块的具体自适应过程为：负载电流检测模块将负载电流转化成对应的电压，并经运算放大器放大后传输到鉴相器芯片的输入引脚，鉴相器芯片比较MOS管Q1的驱动电压信号与逆E类功率放大器的输出电流信号的相位区别，并将其传输到树莓派，所述树莓派依据鉴相器芯片的输出信号判断逆E类功率放大器的工作状态，调控MOS驱动模块驱动信号PWM波的占空比，使逆E类功率放大器始终处于零电流关断与零电流导数关断的最佳工作状态。
4.根据权利要求1所述的一种自适应恒压高效率无线供电系统，其特征在于：所述功率调控模块的调控流程，包括以下步骤：
S1、内部CC2640芯片采集接收端接收的实际电压Vx，并将实际电压Vx通过蓝牙通信的方式传输到体外，由体外的CC2640芯片接收并发送至树莓派；
S2、由树莓派判断接收端实际电压Vx与用户设定的标准电压Vs的大小，若实际电压Vx等于标准电压Vs，调节完成，闭环调节模块停止工作，若实际电压Vx不等于标准电压Vs，则进入步骤S3；
S3、若实际电压Vx大于标准电压Vs的值，进入步骤S4；若实际电压Vx小于标准电压Vs，进入步骤S5；
S4、树莓派输出调控信号使数字电位器的阻值减小，则DC-DC模块的输出电压减小，压控电流源输出电流减小即逆E类功率放大器的输入直流电流减小，逆E类功率放大器的输出功率减小，接收端接收到的电压Vx减小；
S5、树莓派输出调控信号使数字电位器的阻值增大，则DC-DC模块的输出电压增大，压控电流源输出电流增大即逆E类功率放大器的输入直流电流增大，逆E类功率放大器的输出功率增大，接收端接收到的电压Vx增大；
S6、将步骤S4或S5中接收端的实际电压Vx与标准电压Vs相对比，若实际电压Vx等于标准电压Vs，则无需继续调节，若实际电压Vx不等于标准电压Vs，进入步骤S3，直至实际电压Vx等于标准电压Vs。
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